UPLC-QE-Orbitrap-MS/MS in Verbindung mit Netzwerk-Pharmakologie und experimenteller Überprüfung zur Erforschung des Mechanismus von amerikanischem Ginseng bei der Behandlung von Atherosklerose
Atherosklerose (AS) ist die Hauptursache für Gefäßkrankheiten. Ihre Läsionen sind durch partielle Lipidablagerungen in den Arterien gekennzeichnet, die von einer Proliferation glatter Muskelzellen und fibröser Matrix begleitet werden und sich allmählich zu atherosklerotischen Plaques entwickeln. Zu den klinischen Manifestationen von AS gehören ischämische Herzerkrankungen, ischämische Schlaganfälle und periphere Gefäßerkrankungen. Die Pathogenese von AS ist sehr komplex und umfasst mehrere Signalwege. Experimentelle und klinische Studien haben gezeigt, dass sie mit Entzündungen, oxidativem Stress, angeborener und adaptiver Immunität, Infektionen und anderen Faktoren in Zusammenhang stehen kann. Derzeit gibt es eine Tendenz zur "Verletzungs-Reaktions-Entzündungs-Theorie", die der Entzündung ähnlich ist, aber es gibt noch keinen Konsens.

Panax Quinquefolii Radix ist eine getrocknete Wurzel der Gattung Panax aus der Familie der Araliaceae, die reich an Ginsenosiden ist. Die Forschung hat gezeigt, dass verschiedene Ginsenoside pharmakologische Wirkungen haben, z. B. entzündungshemmend, immunregulierend und schützend für das Herz-Kreislauf-System. Die traditionelle Trocknungsmethode für amerikanischen Ginseng ist das Trocknen, aber das getrocknete Endprodukt hat eine faltige Haut, eine verbrannte gelbe Farbe, eine harte Textur und lässt sich nur schwer in Scheiben schneiden oder zerkleinern. Die Gefriertrocknung (Gefriertrocknung) kann Materialien bei niedrigen Temperaturen und unter Vakuum dehydrieren und trocknen. Die durch Gefriertrocknung hergestellte Panacis Quinquefolii Radix (FDPQ) hat eine glatte Schale, eine helle Farbe, eine lockere Textur, eine gute Rehydrationsfähigkeit, ist leicht zu konsumieren, gründlich dehydriert und lässt sich leicht lagern und transportieren. Darüber hinaus war der Gesamtgehalt der Ginsenoside Rg1, Re und Rb1 in FDPQ deutlich höher als in getrocknetem amerikanischen Ginseng. Insgesamt hat FDPQ Vorteile gegenüber getrocknetem amerikanischem Ginseng in Bezug auf das Aussehen und die innere Zusammensetzung und hat breite Marktaussichten.
Frühere Untersuchungen der Forschergruppe ergaben, dass FDPQ die Schädigung durch oxidativen Stress bei atherosklerotischen Mäusen verbessern und die atherosklerotische Plaque sowie die Lipidablagerungen im Aortenbogen verringern kann, aber der Mechanismus ist noch unklar. Die Netzwerkpharmakologie kann die regulatorischen Wirkungen von Arzneimitteln auf den Körper auf einer systemischen Ebene aufdecken und neue Ideen für die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Komponenten der traditionellen chinesischen Medizin und Krankheiten liefern. In diesem Artikel wird die UPLC-QE Orbitrap MS/MS-Technologie in Kombination mit der Netzwerkpharmakologie und molekularen Docking-Methoden eingesetzt, um die pharmakologischen Substanzen, Ziele und das Potenzial von FDPQ bei der Behandlung von AS

 

Gegenwärtig steht die Zahl der Menschen, die jedes Jahr an ischämischen Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Erkrankungen sterben, weltweit an erster Stelle, und durch AS verursachte Herzinfarkte und Hirninfarkte sind die tödlichsten Gefäßerkrankungen. Frühere Untersuchungen der Forschungsgruppe ergaben, dass FDPQ die Wirkung einer Intervention oder Behandlung von Arteriosklerose haben kann. Im Vergleich zu traditionellem getrocknetem amerikanischem Ginseng hat FDPQ den Gehalt einiger Saponinkomponenten erhöht, aber es ist immer noch ungewiss, ob sich die Arten der Saponinkomponenten aufgrund unterschiedlicher Trocknungsmethoden und -mechanismen verändert haben; gleichzeitig sind die Informationsquellen der Wirkstoffe in den Datenbanken der traditionellen chinesischen Medizin einfach und sogar veraltet, was die in FDPQ enthaltenen Inhaltsstoffe nicht vollständig und zeitnah wiedergeben kann. Daher identifiziert dieser Artikel zunächst die Saponin-Komponenten in FDPQ durch UPLC-QE Orbitrap MS/MS, und dann erforscht seine therapeutischen Substanzen und Mechanismen für die Behandlung von AS durch Netzwerk-Pharmakologie kombiniert mit molekularen Docking, ergänzt durch Zelle Experimente für die vorläufige Überprüfung.
Die UPLC-Q Exactive Orbitrap MS/MS-Analyse identifizierte 28 Arten von Ginsenosiden, darunter Protopanaxadiol-Typen wie Rb1, Rc und Rd, Protopanaxatriol-Typen wie Re, Rh1 und Rg4 sowie das anthropomorphe Ginsenosid F11 vom Oktyron-Typ. Auf der Grundlage eines Datenbank-Screenings wurden 117 Zielmoleküle für die Behandlung von AS mit FDPQ ermittelt, darunter 21 Kernziele wie STAT3, EGFR, MAPK1, AKT1, PIK3CA, VEGFA usw. Dies deutet darauf hin, dass die FDPQ-Behandlung von AS die Eigenschaften von Multikomponenten und Multitarget aufweist. Die Analyse des Wirkstoff-Ziel-Krankheits-Weg-Netzwerks zeigt, dass es viele Ziele gibt, die mit Komponenten wie Ginsenosid Rk3, Ginsenosid Rh4, Ginsenosid Rg4, anthropomorphem Ginsenosid F11 und 20 (R/S) - Ginsenosid Rh1 verbunden sind, die wichtige Komponenten für die FDPQ-Behandlung von AS sein können. Bestehende Studien haben gezeigt, dass Ginsenosid Rk3 antioxidative, antiapoptotische und entzündungshemmende Wirkungen hat, die Expression von Entzündungsfaktoren wie NF-κ B, TNF-α, IL-6 und IL-1-β signifikant reduziert, die Serumspiegel von AST und ALT signifikant gesenkt und das Auftreten von oxidativem Stress verringert. Ginsenosid Rg4 kann deutlich klar ROS und hemmen ROS induzierte Aktivierung von p38 Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK), die die Integrität der Endothelzellen hilft. Das personifizierte Ginsenosid RF11 ist ein einzigartiger Bestandteil des amerikanischen Ginsengs. Studien haben gezeigt, dass es neuroprotektive Wirkungen auf den Schlaganfall ausüben kann, indem es Autophagie-/Lysosomendefekte reduziert und die Kalziumüberladung hemmt. Außerdem kann er durch die Aktivierung des BDNF/TrkB-Signalwegs langfristige neurologische Funktionsschäden nach einem Schlaganfall verbessern, die Neurogenese nach einem Schlaganfall fördern und ein großes Potenzial für die chronische Rehabilitation von ischämischen Schlaganfällen haben. Die Anreicherungsergebnisse von GO und KEGG deuten darauf hin, dass der Mechanismus von FDPQ bei der Behandlung von AS hauptsächlich mit dem PI3K-Akt-Signalweg, der endokrinen Resistenz, den Lipid- und Atherosklerose-bezogenen Signalwegen, dem MAPK-Signalweg, dem VEGF-Signalweg usw. zusammenhängt, was zeigt, dass FDPQ die Eigenschaften mehrerer Ziele und Wege bei der Behandlung von AS hat. Die Ergebnisse des molekularen Dockings zeigen, dass der Wirkstoff eine gute Bindungsaktivität mit potenziellen Targets hat, und die Analyseergebnisse der Netzwerkpharmakologie haben einen gewissen Grad an Zuverlässigkeit.
Immer mehr Forschungsergebnisse belegen, dass AS eine chronische Entzündungskrankheit ist, die mit einer Endothelschädigung beginnt, und dass die damit verbundene Entzündung durch proinflammatorische Zytokine, Entzündungssignalwege, bioaktive Lipide und Adhäsionsmoleküle vermittelt wird. Jüngste Studien haben bestätigt, dass der PI3K/Akt-Signalweg eine wichtige Rolle bei Entzündungsreaktionen spielt. PI3K ist eine Art von Proteinkinase, die spezifisch Phosphatidylinositol-Lipid-Substanzen katalysiert, während Akt eine Serin/Threonin-Proteinkinase ist, die auch als Proteinkinase B bekannt ist. PI3K katalysiert spezifisch die Produktion von PIP3 durch PI, das Akt vollständig aktivieren und eine Kaskadenreaktion im PI3K/Akt-Signalweg auslösen kann, wie z. B. die Regulierung der Freisetzung von Entzündungsfaktoren wie NF κ B, TNF - α, IL-6 und IL-1 β. Die Regulierung dieser Signalwege kann dazu führen, dass Entzündungsreaktionen gehemmt, Schäden durch oxidativen Stress verringert und Lipidablagerungen und Endothelschäden reduziert werden. Die Aktivierung des NF-κ-B-Signalwegs spielt eine wichtige Rolle bei der Entzündungsreaktion. Die Proteinkinase MAPK ist eine wichtige Substanz, die Signale überträgt und zelluläre Reaktionen auslöst. Nach Aktivierung der Unterfamilie der MAPK-Familie, der stresssensitiven p38MAPK-Kinase, kann NF-κ B durch Phosphorylierung oder proinflammatorische Zytokine (wie TNF-α) aktiviert werden. NF-κ B aktiviert die p38MAPK auch in umgekehrter Richtung durch die von ihr produzierten pro-inflammatorischen Zytokine. Die bidirektionale Wirkung zwischen den beiden beschleunigt die Entwicklung der Atherosklerose. Der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF) wird von verschiedenen Zellen sezerniert und bindet an die homologe Tyrosinkinase VEGF-Rezeptor (VEGFR-1, VEGFR-2, VEGFR-3) in Endothelzellen, was verschiedene nachgeschaltete Effekte hervorruft, die Bildung neuer Blutgefäße und das Wachstum vaskulärer Endothelzellen fördert und damit die funktionelle Wiederherstellung von Herz- oder Hirngewebe nach Ischämie-Reperfusion unterstützt. VEGF Akt ist ein klassischer Signalweg, der die Proliferation von Endothelzellen fördert, die Apoptose der Zellen hemmt und die Angiogenese fördert. Die Forschung hat gezeigt, dass VEGF die Zellapoptose durch die nachgeschaltete PI3KAkt-Signalkaskade über den BAD-Signalweg hemmt und die Endothelzellproliferation und Angiogenese durch mTORC2 und FOXO1 fördert. In dieser Studie wurde der untersuchte mögliche Mechanismus durch Zellexperimente in vitro verifiziert. Die Ergebnisse zeigten, dass FDPQ das durch H2O2 induzierte mitochondriale Membranpotenzial von PC12-Zellen erhöhen, die Aktivitäten antioxidativer Enzyme wie SOD und CAT steigern, die MDA-Konzentration in den Zellen senken und die Expression von PI3K/Akt steigern kann, was darauf hindeutet, dass FDPQ bei der Behandlung von Atherosklerose mit der Verbesserung oxidativer Schäden, der Hemmung von Apoptose und Entzündungen in Zusammenhang stehen könnte. Diese Studie liefert eine vorläufige Erklärung für den Wirkmechanismus von FDPQ bei der Behandlung von AS durch mehrere Komponenten, Ziele und Wege, aber eine weitere experimentelle Überprüfung ist noch erforderlich. Eine weitere Einschränkung dieser Studie besteht jedoch darin, dass sie keine großmolekularen Verbindungen wie Polysaccharide und Proteine umfasste, so dass weitere Forschung erforderlich ist.